Kompromis neodređenosti na svakodnevnoj atomskoj ljestvici

1 · Predviđanje

Na ljestvici jednog atoma (otprilike nanometar), kako se minimalna neodređenost količine gibanja uspoređuje kroz raspon veličina ograničenja?

• Δp_min je obrnuto razmjeran Δx — udvostručenje područja ograničenja prepolovljuje minimalnu neodređenost količine gibanja.
• Δp_min je izravno razmjeran Δx.
• Nisu povezani na jednostavan način.

2 · Postava

1. Otvori postav position-momentum-tradeoff i pritisni Resetiraj. Ovaj postav istražuje ograničenje blizu atomske (nanometarske) ljestvice.
2. Omogući očitanje minimalne neodređenosti količine gibanja.
3. Postavi područje ograničenja Δx za svaki pokušaj i zabilježi minimalnu moguću neodređenost količine gibanja.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj Δp (y-os) naspram 1/Δx (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac kroz ishodište?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj Δp_min = ℏ/(2Δx) koristeći ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Usporedi s tablicom.
2. Potvrdi da tvoji podaci pokazuju čistu obrnutu razmjernost: udvostručenje Δx točno prepolovljuje Δp_min. Objasni zašto ovaj specificni obrnuti odnos (a ne, recimo, inverzni kvadrat) izravno slijedi iz oblika Δx·Δp ≥ ℏ/2 načela neodređenosti.

5 · Proširenje

1. Rani (predkvantni) modeli zamišljali su elektrone koji kruže oko jezgre po preciznim, dobro definiranim putanjama — poput sitnih planeta. Objasni zašto načelo neodređenosti na atomskoj ljestvici čini takvu orbitu s određenim položajem i određenom količinom gibanja fundamentalno nemogućom, motivirajući sliku „oblaka elektrona“.
2. Usporedite svoje Δp vrijednosti ovdje (atomska skala, ograničenje nanometra, Δx ~ 1 nm) s gama-ograničenja pokusa (nuklearna skala, ograničenje femtometra, Δx ~ 1 fm) — šest redoslijeda veličine manje. Objasnite zašto ograničavanje čestice puno čvršće proizvodi odgovarajući veći minimalni zamah nesigurnosti, te zašto točan omjer između bilo koja dva specifična pokusa također ovisi o tome koje Δx vrijednosti ste odabrali u svakom pokusu, ne samo o razlici u mjerilu.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis